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TEMA: LOS MECANISMOS: MÁQUINAS EN MOVIMIENTO. 1. INTRODUCCIÓN. El ser humano necesita realizar tareas que sobrepasan su capacidad física o intelectual: mover rocas enormes, elevar coches para repararlos, transportar objetos o personas a grandes distancias, cortar árboles, resolver gran número de operaciones matemáticas en poco tiempo, etc. Para solucionar este problema se inventaron las MÁQUINAS. La función de las máquinas es reducir el esfuerzo necesario para realizar un trabajo . Ejemplos de máquinas son la grúa, la excavadora, la bicicleta, el cuchillo, las pinzas de depilar, los montacargas, las tejedoras, los ordenadores, los robots, etc. Todos ellos tienen una finalidad común: reducir el esfuerzo necesario para realizar un trabajo. NOTA: Prácticamente cualquier objeto puede llegar a convertirse en una máquina, si se le da la utilidad adecuada. Por ejemplo, una cuesta natural no es, en principio, una máquina, pero se convierte en ella cuando el ser humano la usa para elevar objetos con un menor esfuerzo (ya que es más fácil subir objetos por una cuesta que elevarlos a pulso). Lo mismo sucede con un simple palo tirado en el suelo: si se usa para mover algún objeto a modo de palanca, ya se ha convertido en una máquina. 1.1.- PARTES DE UNA MÁQUINA. En general, y de forma simplificada, se puede decir que toda máquina está formada por 3 elementos principales: 1) Elemento motriz: dispositivo que introduce la fuerza o el movimiento en la máquina. Suele tratarse de un motor (de gasolina o eléctrico), de esfuerzo muscular (de una persona o un animal), una fuerza natural (viento, corriente de agua de un rio), etc. 2) Mecanismo: dispositivo que traslada el movimiento del elemento motriz al elemento receptor. 3) Elemento receptor: recibe el movimiento o la fuerza para realizar la función de la máquina (un ejemplo de elementos receptores son las ruedas). Ejemplo: BICICLETA: 1) Elemento motriz: fuerza muscular del ciclista sobre los pedales. 2) Mecanismo: conjunto: catalina-cadena-piñón. 3) Elemento receptor: la rueda trasera. 1.2.- MECANISMOS. Toda máquina contiene uno o varios mecanismos que le sirven para controlar o transformar el movimiento producido por el elemento motriz. Los mecanismos son las partes de las máquinas encargadas de transmitir o transformar la energía recibida del elemento motriz (una fuerza o un movimiento), para que pueda ser utilizada por los elementos receptores que hacen que las máquinas funcionen. Todo mecanismo de cualquier máquina estará compuesto internamente por uno o varios dispositivos denominadas “operadores” (palancas, engranajes, ruedas, tornillos, etc.). Por ejemplo, el mecanismo de una bicicleta está formado por varios operadores, como son la cadena y los engranajes que conecta (platos y piñones). Ejemplos de mecanismos: Fuente: http://www.tecno12-18.com/mud/maquinavapor/maquinavapor.asp El mecanismo interno del reloj (formado por varios engranajes) permite comunicar el movimiento a las diversas agujas (horaria, minutero) con la velocidad de giro adecuada. El mecanismo de la bicicleta (formado por cadena, platos y piñones) permite comunicar la fuerza motriz proporcionada por el ciclista desde los pedales, a la rueda. En las antiguas locomotoras de vapor, el movimiento lineal generado por el motor de vapor es convertido en movimiento circular para mover las ruedas de la locomotora. De ello se encarga el mecanismo llamado biela-manivela. El mecanismo está formado por dos operadores: dos barras llamadas biela y manivela. 1.3.- TIPOS DE MOVIMIENTOS. En apartados anteriores se ha estudiado que las máquinas emplean mecanismos, cuya misión es recibir el movimiento del elemento motriz, para adaptarlo y transmitirlo al elemento receptor. En las máquinas se pueden diferenciar los siguientes tipos de movimientos:

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TEMA: LOS MECANISMOS: MÁQUINAS EN MOVIMIENTO. 1. INTRODUCCIÓN. El ser humano necesita realizar tareas que sobrepasan su capacidad física o intelectual: mover rocas enormes, elevar coches para repararlos, transportar objetos o personas a grandes distancias, cortar árboles, resolver gran número de operaciones matemáticas en poco tiempo, etc. Para solucionar este problema se inventaron las MÁQUINAS. La función de las máquinas es reducir el esfuerzo necesario para realizar un trabajo. Ejemplos de máquinas son la grúa, la excavadora, la bicicleta, el cuchillo, las pinzas de depilar, los montacargas, las tejedoras, los ordenadores, los robots, etc.

Todos ellos tienen una finalidad común: reducir el esfuerzo necesario para realizar un trabajo.

NOTA: Prácticamente cualquier objeto puede llegar a convertirse en una máquina, si se le da la utilidad adecuada. Por ejemplo, una cuesta natural no es, en principio, una máquina, pero se convierte en ella cuando el ser humano la usa para elevar objetos con un menor esfuerzo (ya que es más fácil subir objetos por una cuesta que elevarlos a pulso). Lo mismo sucede con un simple palo tirado en el suelo: si se usa para mover algún objeto a modo de palanca, ya se ha convertido en una máquina.

1.1.- PARTES DE UNA MÁQUINA. En general, y de forma simplificada, se puede decir que toda máquina está formada por 3 elementos principales: 1) Elemento motriz: dispositivo que introduce la fuerza o el movimiento en la máquina. Suele tratarse de un motor (de gasolina o eléctrico), de esfuerzo muscular (de una persona o un animal), una fuerza natural (viento, corriente de agua de un rio), etc. 2) Mecanismo: dispositivo que traslada el movimiento del elemento motriz al elemento receptor. 3) Elemento receptor: recibe el movimiento o la fuerza para realizar la función de la máquina (un ejemplo de elementos receptores son las ruedas). Ejemplo: BICICLETA:

1) Elemento motriz: fuerza muscular del ciclista sobre los pedales. 2) Mecanismo: conjunto: catalina-cadena-piñón. 3) Elemento receptor: la rueda trasera. 1.2.- MECANISMOS. Toda máquina contiene uno o varios mecanismos que le sirven para controlar o transformar el movimiento producido por el elemento motriz. Los mecanismos son las partes de las máquinas encargadas de transmitir o transformar la energía recibida del elemento motriz (una fuerza o un movimiento), para que pueda ser utilizada por los elementos receptores que hacen que las máquinas funcionen.

Todo mecanismo de cualquier máquina estará compuesto internamente por uno o varios dispositivos denominadas “operadores” (palancas, engranajes, ruedas, tornillos, etc.). Por ejemplo, el mecanismo de una bicicleta está formado por varios operadores, como son la cadena y los engranajes que conecta (platos y piñones). Ejemplos de mecanismos: Fuente: http://www.tecno12-18.com/mud/maquinavapor/maquinavapor.asp

El mecanismo interno del reloj (formado por varios engranajes) permite comunicar el movimiento a las diversas agujas (horaria, minutero) con la velocidad de giro adecuada. El mecanismo de la bicicleta (formado por cadena, platos y piñones) permite comunicar la fuerza motriz proporcionada por el ciclista desde los pedales, a la rueda. En las antiguas locomotoras de vapor, el movimiento lineal generado por el motor de vapor es convertido en movimiento circular para mover las ruedas de la locomotora. De ello se encarga el mecanismo llamado biela-manivela. El mecanismo está formado por dos operadores: dos barras llamadas biela y manivela. 1.3.- TIPOS DE MOVIMIENTOS. En apartados anteriores se ha estudiado que las máquinas emplean mecanismos, cuya misión es recibir el movimiento del elemento motriz, para adaptarlo y transmitirlo al elemento receptor. En las máquinas se pueden diferenciar los siguientes tipos de movimientos:

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Movimiento lineal (rectilíneo). Movimiento circular (giratorio). Movimiento lineal alternativo Movimiento circular oscilante 1.4.- TIPOS DE MECANISMOS. Dependiendo del tipo de movimiento de entrada y salida de una máquina, y por tanto, de la función que el mecanismo realiza en la máquina, se pueden distinguir dos tipos de mecanismos: 1. Mecanismos de transmisión del movimiento. Son los mecanismos necesarios cuando el elemento motriz y el elemento receptor presentan el mismo tipo de movimiento (lineal – lineal ó circular – circular). Los mecanismos de transmisión reciben la energía o movimiento del elemento motriz y lo trasladan (transmiten) al elemento receptor. Ejemplo: el mecanismo de transmisión por cadena de la bicicleta. 2. Mecanismos de transformación de movimiento. Son los mecanismos necesarios cuando el elemento motriz y el elemento receptor presentan distinto tipo de movimiento (lineal – circular ó circular – lineal). Los mecanismos de transformación reciben la energía o movimiento del elemento motriz, transforman el tipo de movimiento para adecuarlo al elemento receptor, y finalmente lo transmiten al elemento receptor. Ejemplo: mecanismo biela-manivela de transformación lineal a circular en la locomotora de vapor. 2. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN. Los mecanismos de transmisión del movimiento únicamente transmiten el movimiento a otro punto, sin transformarlo. Por tanto, si el movimiento es lineal a la entrada, seguirá siendo lineal a la salida; si el movimiento es circular a la entrada, seguirá siendo circular a la salida. Existen dos tipos de mecanismos de transmisión, según el tipo de movimiento que transmiten: 2.1.- MECANISMOS DE TRANSMISIÓN LINEAL (MÁQUINAS SIMPLES). Las máquinas simples son artilugios muy sencillos ideados en la antigüedad por el ser humano para ahorrar esfuerzos a la hora de realizar ciertas tareas. Estos dispositivos se denominan máquinas simples porque sólo se componen de un elemento: el mecanismo de transmisión lineal. Los mecanismos de transmisión lineal (máquinas simples) reciben un movimiento lineal a su entrada y lo transmiten lineal a su salida. Las máquinas simples más importantes son: 1. Palancas. “Dadme una barra y un punto de apoyo, y moveré el mundo” (Arquímedes, s. III a.C.). Una palanca es una máquina simple que consiste en una barra o varilla rígida que puede oscilar sobre un punto fijo denominado fulcro o punto de apoyo. La palanca se ideó para vencer una fuerza de resistencia R aplicando una fuerza motriz F más reducida.

Al realizar un movimiento lineal de bajada en un extremo de la palanca, el otro extremo experimenta un movimiento lineal de subida. Por tanto, la palanca nos sirve para transmitir fuerza o movimiento lineal.

Piensa: Imagina que vas de viaje en coche, pero sobre la carretera ha caído una enorme roca (1000 Kg.) que impide el paso. Con la ayuda de un tronco y una piedra de apoyo más pequeña, ¿se te ocurre cómo podrías despejar el camino moviendo la roca que obstaculiza el paso?

Tipos de palancas: 1) Palancas de primer grado. El punto de apoyo (fulcro) se sitúa entre la fuerza aplicada y la resistencia a vencer.

2) Palancas de segundo grado. La resistencia a vencer se sitúa entre la fuerza aplicada y el punto de apoyo (fulcro).

3) Palancas de tercer grado. La fuerza aplicada se sitúa entre la resistencia a vencer y el punto de apoyo (fulcro).

Video repaso (palancas): http://es.youtube.com/watch?v=T1PrJK9jorQ

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Ley de la palanca. Se trata de una ecuación que explica el funcionamiento de una palanca: “La fuerza aplicada por su distancia al punto de apoyo, será igual a la resistencia a vencer por su distancia al punto de apoyo”.

F · DF = R · DR

F: Fuerza aplicada. DF: Brazo de fuerza (distancia de la fuerza al apoyo). R: Resistencia a vencer. DR: Brazo de resistencia (distancia de la resistencia al apoyo).

Esta expresión matemática tiene una interpretación práctica muy importante: “cuanto mayor sea la distancia de la fuerza aplicada al punto de apoyo (brazo de fuerza), menor será el esfuerzo a realizar para vencer una determinada resistencia”. (DF↑, F) Ejemplos: - La fuerza necesaria para levantar una piedra con un palo es menor cuanto más lejos del punto de apoyo se aplica dicha fuerza.

- Al emplear un cascanueces es más fácil romper la nuez (resistencia) cuanto más lejos ejerzamos la fuerza (brazo de fuerza).

Experiencia (Ley de la palanca): Construye una sencilla palanca con una regla (barra de la palanca) y un lápiz (punto de apoyo). Con dicha palanca queremos elevar un peso (goma de borrar). ¿Dónde tienes que hacer más fuerza, en la parte más alejada del punto de apoyo o en la más cercana?

Ejercicio resuelto: Calcula la fuerza que habría que aplicar (F) para mover un peso de 200 Kg mediante una barra apoyada en un pivote situado a 2 metros del peso a mover, y a 5 metros del punto de aplicación de la fuerza.

Solución: Aplicando directamente la ley de la palanca y despejando la fuerza que hay que aplicar F, se obtiene: F • DF = R • DR F = (R • DR) / DF = (200 • 2) / 5 = 80 Kg Es decir, para elevar un peso de 200 Kg, utilizando una palanca como la indicada sólo hay que hacer una fuerza de 80 Kg.

NOTA: Video repaso (palancas): http://es.youtube.com/watch?v=T1PrJK9jorQ2. Poleas La polea es una rueda con una acanaladura por la que hace pasar una cuerda o cable, y un agujero en su centro para montarla en un eje. Una polea nos puede ayudar a subir pesos ahorrando esfuerzo: la carga que se quiere elevar se sujeta a uno de los extremos de la cuerda y desde el otro extremo se tira, provocando así el giro de la polea en torno a su eje. NOTA: Animación: http://www.robives.com/mechanisms/pulley

Existen dos tipos de poleas:a) Polea fija (polea simple). Se trata de una polea donde su eje se fija a un soporte, manteniéndola inmóvil. No proporciona ahorro de esfuerzo para subir una carga (F = R). Sólo se usa para cambiar la dirección o sentido de la fuerza aplicada y hacer más cómodo su levantamiento (porque nuestro peso nos ayuda a tirar).

b) Polipasto. A un conjunto de dos o más poleas se le llama polipasto. El polipasto está constituido por dos grupos de poleas: - Poleas fijas: son poleas inmóviles, porque están sujetas a un soporte. - Poleas móviles: son poleas que se mueven. A medida que aumentamos el número de poleas en un polipasto, el mecanismo es más complejo, pero permite reducir mucho más el esfuerzo necesario para levantar una carga. Los polipastos se usan para elevar cargas muy pesadas con menor esfuerzo.

(a) Este polipasto permite reducir la fuerza a la mitad (F = R/2) (ya que la resistencia se reparte entre dos cuerdas) (b) Este polipasto permite reducir la fuerza a la tercera parte (F = R/3) (ya que la resistencia se reparte entre tres cuerdas) (c) Este polipasto permite reducir la fuerza a la cuarta parte (F = R/4) (ya que la resistencia se reparte entre cuatro cuerdas)

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Otro tipo de polipasto son los siguientes: En ellos el número de poleas fijas es el mismo que el de móviles. Podemos calcular la fuerza F a realizar para subir una carga R dividiéndola entre el número de cuerdas o con la siguiente expresión: siendo n el número de poleas móviles

2.2.- MECANISMOS DE TRANSMISIÓN CIRCULAR. El movimiento circular es el más habitual en las máquinas. En general, las máquinas obtienen este movimiento circular mediante un motor (eléctrico o de gasolina). Pero, ¿quién se encarga de transmitir el movimiento circular del motor a otras partes de la máquina? : Los mecanismos de transmisión circular. Los mecanismos de transmisión circular reciben el movimiento circular del eje del motor (eje motor) y lo transmiten circular al eje del elemento receptor (eje conducido). El motor proporciona un movimiento circular a las máquinas

El mecanismo de transmisión circular (transmisión por correa, en este caso) lleva el movimiento circular del motor al receptor de la máquina (desde la polea pequeña a la grande).

Eje motriz y eje conducido. Se denomina eje motriz (o eje conductor) al eje al que está conectado el motor de la máquina. Se denomina eje conducido al eje conectado al elemento receptor.

Relación de transmisión (i). La utilidad más importante de los mecanismos de transmisión es, además de transmitir el movimiento circular desde el motor al receptor, aumentar o reducir la velocidad de giro entre el eje motriz y el eje conducido. Se define la relación de transmisión (i) como el cociente entre la velocidad de giro del eje conducido (n2) y la velocidad de giro del eje motriz (n1). Se puede ver también como el cociente entre la velocidad de salida (ns) y la velocidad de entrada (ne) al mecanismo. i = n2 / n1 = ns / ne -Cuando n2 es mayor que n1; se cumple que i > 1 entonces, el mecanismo está aumentando la velocidad de giro. -Cuando n2 es menor que n1; se cumple que i < 1 entonces, el mecanismo está disminuyendo la velocidad de giro. -Cuando n2 es igual que n1; se cumple que i = 1 entonces, el mecanismo mantiene (ni aumenta ni reduce) la velocidad de giro. Ejemplos: a) Un motor gira a 50 rpm. Dicho movimiento se transmite del eje motriz (conductor) al eje conducido mediante un mecanismo de transmisión por correa, de forma que el eje conducido gira a 80 rpm. ¿Cuál es la relación de transmisión del mecanismo? b) En un mecanismo, el motor gira a 150 rpm. Un mecanismo transmite el movimiento del motor al elemento receptor, consiguiendo una velocidad de giro a la salida de 30 rpm. Calcula la relación de transmisión.

A continuación, se estudiarán los distintos mecanismos de transmisión circular que existen. 1. Ruedas de fricción. Consisten en dos ruedas que se encuentran en contacto directo. La rueda motriz (la conectada al eje motor) transmite por rozamiento el movimiento circular a la rueda conducida (conectada al eje conducido). Las ruedas de fricción sólo son útiles en el caso de que los ejes estén próximos entre sí. Características: - la rueda conducida siempre gira en sentido contrario al de la rueda motriz. - Las ruedas de fricción pueden patinar: no se pueden usar para transmitir grandes potencias. - La rueda de mayor tamaño siempre gira a menor velocidad que la rueda más pequeña: permiten sistemas de aumento o reducción de la velocidad de giro.

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Relación de transmisión: sean n2 la velocidad de giro del eje conducido, y n1 la velocidad de giro del eje motriz, se cumple que: i = n2 / n1 = d1/ d2 siendo d1 y d2 los diámetros de las ruedas motriz y conducida, respectivamente.

Otras configuraciones para las ruedas de fricción: En las ruedas de fricción la rueda conducida siempre gira en sentido contrario al de la rueda motriz. Para conseguir el mismo sentido de giro en ambas ruedas hay que añadir una “rueda loca” entre ambas. Aplicaciones: dinamos de bicicletas, transmisión en norias, balancines, tocadiscos, etc.

2. Transmisión por correa. Es un mecanismo que permite transmitir un movimiento circular entre dos ejes situados a cierta distancia. Cada eje se conecta a una rueda o polea, y entre ambas se hace pasar una correa que transmite el movimiento circular por rozamiento. Características: - La transmisión por rozamiento de la correa puede patinar. El deslizamiento disminuye usando poleas en vez de ruedas. - La rueda/polea de mayor tamaño siempre gira a menor velocidad que la rueda/polea más pequeña. Permite construir sistemas de aumento o disminución de velocidad de giro. - En función de la posición de la correa se puede conseguir que la polea conducida gire en el mismo sentido o en sentido inverso.

Mismo sentido de giro

Transmisión entre ejes no paralelos Sentido de giro inverso

Aplicaciones: lavadoras, ventiladores, lavavajillas, pulidoras, videos, taladros, cortadoras de césped, transmisión en motores, etc.

Videos: http://es.youtube.com/watch?v=sFF0ZciQ_Ws http://es.youtube.com/watch?v=7_htBtz7xNw

Trenes de poleas: Los trenes de poleas se emplean cuando es necesario transmitir un movimiento giratorio entre dos ejes con una gran reducción o aumento de la velocidad de giro sin tener que recurrir a diámetros de las poleas excesivamente grandes o pequeños. Los trenes de poleas se construyen sobre un soporte en el que se instalan varias poleas dobles con sus respectivos ejes y una correa por cada dos poleas. El sistema se monta en cadena de tal forma que en cada polea doble una hace de conducida de la anterior y de conductora de la siguiente.

i (relación de transmisión) =

=

=

3. Engranajes. Enlace: http://www.tecno12-18.com/mud/engra1/engra1.asp http://www.tecno12-18.com/mud/engra2/engra2.asp Los engranajes son ruedas dentadas que transmiten el movimiento circular entre ejes cercanos mediante el empuje que ejercen los dientes de unas piezas sobre otras. Características: - Los dientes de las ruedas motriz y conducida ajustan perfectamente (engranan) por lo que nunca patinan. Se pueden emplear para transmitir grandes potencias. - La rueda conducida gira en sentido inverso a la rueda motriz. - En función del tamaño de cada rueda dentada (número de dientes), se pueden construir sistemas de aumento o reducción de la velocidad de giro.

Relación de transmisión: sean n2 la velocidad de giro del eje conducido, y n1 la velocidad de giro del eje motriz, se cumple que: siendo z1 y z2 el número de dientes de las ruedas motriz y conducida,

respectivamente .i=

=

Sistema multiplicador de velocidad

Sistema reductor de velocidad

Engranaje loco. Consigue que el engranaje conductor y conducido giren en el mismo sentido.

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Tipos de engranajes:

Engranajes cilíndricos Transmiten el movimiento circular entre ejes paralelos

Engranajes cónicos: transmiten el movimiento circular entre ejes perpendiculares

Engranajes de dientes helicoidales tiene los dientes curvados. El engranaje es mucho más silencioso.

Trenes de engranajes: Al igual que en los trenes de poleas, el tren de engranajes se emplea cuando es necesario transmitir un movimiento giratorio entre dos ejes con una gran reducción o aumento de la velocidad de giro sin tener que recurrir a engranajes excesivamente grandes o pequeños. Un tren de engranajes consiste en un sistema constituido por varias ruedas dentadas dobles unidas en cadena, de tal forma que cada engranaje doble hace de conducido del anterior y de conductor del siguiente.

i (relación de transmisión) =

=

=

Aplicaciones: caja de cambio de automóviles, relojería, tornos, taladros y especialmente como sistemas de reducción de velocidad de motores en máquinas, etc. También se usan en la mayoría de los electrodomésticos (vídeos, programadores de lavadora, máquinas de coser, batidoras, exprimidoras), que precise transmitir elevadas potencias con reducciones de velocidad importantes.

4. Transmisión por cadena. Video: http://es.youtube.com/watch?v=ckkOt8JVFFk Se trata de un sistema de transmisión entre ejes situados a cierta distancia. Cada eje se conecta a una rueda dentada, y entre ellas se hace pasar una cadena que engrana ambas ruedas transmitiendo el movimiento circular por empuje. Características: - La transmisión se produce por empuje de la cadena sobre los dientes de las rueda así se evitan los resbalamientos. - Sólo se puede emplear para transmitir movimiento circular entre ejes paralelos. - La rueda dentada conducida gira en el mismo sentido que la rueda dentada motriz. Aplicaciones: Bicicletas, motos, puertas elevables, puertas de apertura automática (ascensores, supermercados), mecanismos internos de motores, etc.

5. Tornillo sinfín – corona. Enlace: http://www.tecno12-18.com/mud/tsinfin/tsinfin.asp?link=&lengua= Se trata de un tornillo conectado al eje motriz que se engrana a una rueda dentada (corona) conectada al eje conducido. El movimiento circular se transmite del tornillo a la corona por empuje. Características: - Es un mecanismo que se usa para transmitir un movimiento circular entre ejes perpendiculares. - Este mecanismo proporciona gran reducción de velocidad de giro. Animación: http://www.flyingpig.co.uk/mechanisms/pages/worm.html Aplicaciones: principalmente sistemas que requieran una gran reducción de velocidad (limpiaparabrisas de los coches, cuentakilómetros, clavijas de guitarras, reductoras para motores eléctricos, etc.). Relación de transmisión: sean n2 la velocidad de giro del eje conducido, y n1 la velocidad de giro del eje motriz, se cumple que: i = n2 / n1 = 1 / Z, siendo Z el número de dientes de la rueda dentada (corona). Es decir, para que la rueda dentada o corona de una vuelta, el tornillo debe girar Z vueltas.

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3. MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMIENTO. Hasta ahora hemos visto mecanismos que solamente transmiten el movimiento, sin cambiarlo: En ocasiones, son necesarios mecanismos que no sólo transmitan el movimiento, sino que también lo transformen: a) de circular a lineal, b) de lineal a circular. De ello se encargan los mecanismos de transformación de movimiento. Ejemplo: para subir-bajar la banqueta del fotomatón (movimiento lineal) hay que girar el asiento (movimiento circular). Mecanismos de transformación del movimiento: 1. Tornillo – tuerca. Este mecanismo consta de un tornillo y una tuerca que tienen como objeto transformar el movimiento circular en lineal. Funcionamiento: a) Si se hace girar el tornillo, la tuerca avanza con movimiento rectilíneo. b) Si se hace girar la tuerca, el tornillo avanza con movimiento rectilíneo. Aplicaciones: gatos de coches, sargentos, tornos de banco, grifos, prensas, prensas, lápiz de labios, pegamento en barra, etc.

2. Piñón – cremallera. Enlace: http://www.tecno12-18.com/mud/cremallera/cremallera.asp

Se trata de una rueda dentada (piñón) que se hace engranar con una barra dentada (cremallera). Es un mecanismo de transformación de circular a lineal, y viceversa (lineal a circular). Funcionamiento: Si la rueda dentada gira (por la acción de un motor), la cremallera se desplaza con movimiento rectilíneo. Y viceversa: si a la cremallera se le aplica un movimiento lineal, empuja a la rueda dentada haciendo que ésta gire. Podemos calcular el avance de la cremallera con la fórmula: L= P. Z. n Siendo P= paso o distancia entre dos dientes consecutivos; Z= número de dientes del piñón y n= velocidad de giro del piñón.

Aplicaciones: movimientos lineales de precisión (microscopios), sacacorchos, regulación de altura de los trípodes, cerraduras, funiculares, apertura y cierre de puertas automáticas de corredera, desplazamiento máquinas herramientas (taladros, tornos, fresadoras...), etc.

3. Levas y excéntricas. Enlace:http://www.tecno1218.com/mud/levas/levas.asp

Mecanismos que permiten convertir un movimiento rotativo en un movimiento lineal (pero no viceversa). Se compone de una leva (pieza de contorno especial que recibe el movimiento rotativo a través del eje motriz) y de un elemento seguidor que está permanentemente en contacto con la leva gracias a la acción de un muelle. De este modo, el giro del eje hace que el perfil o contorno de la leva toque, mueva o empuje al seguidor. Funcionamiento: El eje motriz hace girar a la leva (movimiento circular); el seguidor está siempre en contacto con ella gracias al empuje del muelle, por lo que realizará un recorrido ascendente y descendente (movimiento lineal) que depende del movimiento y la forma de la leva. Las excéntricas son levas de forma circular, con la particularidad de que su eje de giro no coincide con su centro. Animación: http://www.flyingpig.co.uk/mechanisms/pages/cam.html Aplicaciones: motores de automóviles (para la apertura y cierre de las válvulas), programadores de lavadoras (para la apertura y cierre de los circuitos que gobiernan su funcionamiento), juegos infantiles, etc. Video: http://es.youtube.com/watch?v=_HR0KHy-Yag

http://es.youtube.com/watch?v=yaZGExgDB0A

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4. Biela – manivela. Enlace: http://www.tecno12-18.com/mud/biela/biela.asp?link=&lengua= Está formado por una manivela y una barra denominada biela. La biela se encuentra articulada por un extremo con la manivela, mientras que por el otro extremo describe un movimiento lineal en el interior de una guía. Funcionamiento: La manivela se conecta a eje motriz, que le proporciona el movimiento giratorio. Al girar, la manivela transmite un movimiento circular a la biela que experimenta un movimiento de vaivén (movimiento lineal). Animación: http://www.flying-pig.co.uk/mechanisms/pages/piston.html Este sistema también funciona a la inversa, es decir, transforma el movimiento rectilíneo de la guía en un movimiento de rotación en la biela y manivela. Aplicaciones: antiguas locomotora de vapor, motor de combustión (motor de los automóviles), limpiaparabrisas, rueda de afilar, máquina de coser, compresor de pistón, sierras automáticas… Animación motor de coche: http://www.tecno12-18.com/mud/motorgas/motorgas.asp

http://es.youtube.com/watch?v=g6C3f_HkWQ4 Video motor de un coche: http://es.youtube.com/watch?v=dKSMD4OW8Oc

Cigüeñal: Si se disponen varios sistemas biela - manivela conectados a un eje común, se forma un cigüeñal. Se utiliza en objetos tan distintos como un motor de gasolina o las atracciones de feria. Animación: http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Cshaft.gif Video: http://es.youtube.com/watch?v=qcpwiBesZ2s

El motor de un coche es una máquina compleja, formada por numerosos operadores y mecanismos. Su funcionamiento se basa en aprovechar la energía liberada en una explosión controlada del combustible para producir movimiento. Un motor de explosión está formado por un conjunto de pistones que adquieren un movimiento lineal alternativo de vaivén (subida y bajada) dentro de sus respectivos cilindros, gracias a la combustión y explosión de la gasolina. A este tipo de motor se le llama motor Otto, o motor de 4 tiempos, ya que su funcionamiento se produce en un ciclo de 4 tiempos o fases, que se repite constantemente: 1) Admisión. 2) Compresión. 3) Explosión. 4) Escape 1º Tiempo: ADMISIÓN: El cilindro se llena de una mezcla de aire y gasolina que servirá para hacer funcionar el motor. Secuencia de trabajo: 1. El pistón baja. 2. La válvula de admisión se abre. 3. Entra la mezcla al cilindro.

2º Tiempo: COMPRESIÓN: El pistón sube y comprime la mezcla. Secuencia de trabajo: 1. El pistón sube. 2. La válvula de admisión se cierra. 3. La mezcla se comprime.

3º Tiempo: EXPLOSIÓN: La bujía produce una chispa que hace explotar la mezcla. Como consecuencia de la combustión se forman una gran cantidad de gases que empujan el pistón hacia abajo. Secuencia de trabajo: 1.Salta la chispa en la bujía. 2. La mezcla explota. 3. El pistón es empujado hacia abajo.

4º Tiempo: ESCAPE: El pistón sube de nuevo, la válvula de escape se abre y los gases salen del motor. Secuencia de trabajo: 1. El pistón sube. 2. La válvula de escape se abre. 3. Los gases quemados salen por el tubo de escape